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      <title>如何在没有内存限制的情况下快速、安全地插入 1000 亿条数据到 HashMap 中？ - 交互式测验</title>
      <style>
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        }

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        .source-text {
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        .final-score-container {
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        }
      </style>
    </head>
    <body>
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          <div class="quiz-container">
            <div class="quiz-header">
              <h1>如何在没有内存限制的情况下快速、安全地插入 1000 亿条数据到 HashMap 中？ - 交互式测验</h1>
              <p>检验你对文档内容的理解程度</p>
            </div>
            <div id="quiz-content">
                <div class="quiz-body">
                    <div class="progress-bar">
                        <div id="progress-indicator"></div>
                    </div>
                    <div id="question-container">
                      <p id="question-text"></p>
                      <ul class="options-list" id="options-list"></ul>
                    </div>
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                    <div id="hint-container" class="hint-container"></div>
                </div>
                <div class="quiz-footer" id="quiz-footer">
                  <button id="prev-btn" class="nav-btn">上一题</button>
                  <button id="hint-btn" class="nav-btn" style="background-color: #ffc107; color: #333; box-shadow: 0 4px 12px rgba(255,193,7,0.3);">提示</button>
                  <button id="next-btn" class="nav-btn">下一题</button>
                </div>
            </div>
          </div>
      </div>

      <script>
        const quizData = [
  {
    "question": "在需要向HashMap中插入1000亿条数据时，为了最大限度地减少因扩容（rehashing）带来的性能开销，文档推荐的最佳实践是什么？",
    "options": [
      "使用默认的初始容量和负载因子，让HashMap自动管理。",
      "设置一个非常大的初始容量（如1000亿），并将负载因子设置为1.0。",
      "将初始容量设置得较小，但将负载因子设置为极低的0.1，以频繁扩容来分散压力。",
      "仅设置一个非常大的初始容量，负载因子保持默认的0.75。"
    ],
    "correctAnswerIndex": 1,
    "explanation": "文档明确指出，为了避免在插入海量数据时发生代价高昂的扩容操作（即重新计算所有元素的哈希位置并迁移），应在初始化时就分配足够的空间。设置一个大于等于1000亿的初始容量，并把负载因子设为1.0，可以确保在所有数据插入完毕前几乎不会发生扩容，从而最大化利用内存并提升性能。",
    "source": "文档中「1. 选择合适的初始容量和负载因子」部分",
    "hint": "思考一下HashMap的扩容机制：当元素数量超过 `容量 * 负载因子` 时会发生什么？如何从一开始就避免这个过程？"
  },
  {
    "question": "当处理的数据规模达到千亿级别时，文档中提到的“分片（Sharding）”策略主要解决了什么问题？",
    "options": [
      "通过将数据分散到多个HashMap实例中，降低单个实例的负载和哈希冲突概率。",
      "将所有数据压缩后存入一个HashMap，以节省内存空间。",
      "优化单个HashMap底层的哈希函数，使其分布更均匀。",
      "确保多线程环境下数据插入的原子性和一致性。"
    ],
    "correctAnswerIndex": 0,
    "explanation": "分片（Sharding）是一种水平扩展技术。其核心思想是将一个巨大的数据集分割成多个小块（分片），并由不同的HashMap实例来管理。这样做可以有效降低单个HashMap的规模，减少锁竞争（在并发场景下），从而显著提升整体的插入和查询性能。",
    "source": "文档中「3. 分片（Sharding）」部分",
    "hint": "当一个篮子装不下所有鸡蛋时，最直接的解决方案是什么？"
  },
  {
    "question": "为了充分利用现代多核CPU的计算能力来加速数据插入，文档推荐了哪种核心技术？",
    "options": [
      "单线程批量插入，减少函数调用开销。",
      "使用递归算法进行数据插入。",
      "采用多线程进行并发插入，例如使用`ExecutorService`。",
      "优化JVM的垃圾回收器，使其单线程运行更快。"
    ],
    "correctAnswerIndex": 2,
    "explanation": "文档的“并发插入”部分明确提出，使用多线程可以实现数据的并行处理，从而显著加快插入速度。通过`ExecutorService`创建线程池，可以将庞大的插入任务分解给多个线程同时执行，这是应对大规模数据处理的常用且高效的方法。",
    "source": "文档中「5. 并发插入」部分",
    "hint": "文档中提供了一段使用 `ExecutorService` 和 `submit` 方法的示例代码，这段代码的目的是什么？"
  },
  {
    "question": "在分片策略的示例代码中，`int shardIndex = (int) (key % shardCount);` 这行代码的关键作用是什么？",
    "options": [
      "计算键（key）的哈希值，以确定其在HashMap内部数组中的位置。",
      "决定当前数据应该被路由到哪一个HashMap分片实例中。",
      "检查所有分片，判断该键（key）是否已经存在。",
      "动态调整分片的数量（shardCount）以适应数据增长。"
    ],
    "correctAnswerIndex": 1,
    "explanation": "这行代码是分片策略中的路由逻辑。它通过对键（key）进行取模运算（`%`），将键映射到`[0, shardCount-1]`范围内的一个索引值。这个索引值就对应了存储该键值对的HashMap分片在数组中的位置，从而确保了相同的键总是被路由到同一个分片。",
    "source": "文档中「3. 分片（Sharding）」部分",
    "hint": "这行代码的输出结果（`shardIndex`）直接用于从一个`HashMap`数组中选择一个元素。"
  },
  {
    "question": "除了直接优化插入算法，文档还强调了哪一项在处理大规模数据插入过程中至关重要的监控和调优工作？",
    "options": [
      "对操作系统进行内核参数调优以提高网络吞吐量。",
      "在插入完成后，对HashMap进行一次全面的数据一致性校验。",
      "实时监控JVM的内存使用和CPU负载，并对垃圾回收（GC）进行优化。",
      "定期对硬盘进行碎片整理，提升数据持久化的速度。"
    ],
    "correctAnswerIndex": 2,
    "explanation": "处理千亿级别的数据会对JVM的内存和垃圾回收（GC）造成巨大压力。文档在“监控和优化性能”部分强调，必须实时监控系统资源，并对GC进行调优，以防止因长时间的GC停顿或内存溢出（OutOfMemoryError）导致整个插入任务失败或性能急剧下降。",
    "source": "文档中「6. 监控和优化性能」部分",
    "hint": "向内存中创建1000亿个对象，最容易耗尽的资源是什么？哪个系统进程负责管理这个资源？"
  },
  {
    "question": "文档中提到的“批量插入”策略，其主要优势在于什么？",
    "options": [
      "保证了数据插入的顺序与原始数据一致。",
      "减少了单次操作的系统开销，提升了整体吞吐量。",
      "自动处理哈希冲突，无需人工干预。",
      "实现了插入操作的事务性，失败后可以自动回滚。"
    ],
    "correctAnswerIndex": 1,
    "explanation": "“批量处理”的核心思想是将多次独立的操作合并为一次或几次大规模的操作。对于数据插入而言，逐条插入会涉及大量的函数调用和可能的上下文切换开销。将数据分批处理，一次性插入一批数据，可以有效摊销这些固定开销，从而提高数据处理的整体效率和吞吐量。",
    "source": "文档中「4. 批量插入」部分",
    "hint": "相比于一次次地搬运一箱苹果，一次性用推车搬运一车苹果，哪种方式更高效？"
  },
  {
    "question": "在并发插入场景下，如果直接使用原生的`java.util.HashMap`而没有进行分片或其他同步处理，最可能导致什么问题？",
    "options": [
      "数据丢失或内部结构损坏，因为`HashMap`不是线程安全的。",
      "编译错误，因为`HashMap`不允许在多线程环境中使用。",
      "性能下降，但数据最终会保持一致。",
      "频繁的垃圾回收，导致系统暂停。"
    ],
    "correctAnswerIndex": 0,
    "explanation": "`java.util.HashMap`是非线程安全的。在没有外部同步措施的情况下，多个线程同时对它进行写操作（put）可能会破坏其内部数据结构（例如，在扩容时形成循环链表），导致数据不一致、数据丢失，甚至使程序陷入死循环。因此，文档推荐使用`ConcurrentHashMap`或手动分片（每个线程操作自己独立的`HashMap`实例）来保证线程安全。",
    "source": "文档中「5. 并发插入」部分",
    "hint": "文档中提到了 `ConcurrentHashMap`，这个类与普通的 `HashMap` 相比，主要增加了什么特性？"
  }
];
        console.log("Quiz Data:", JSON.parse(JSON.stringify(quizData))); // 添加这行用于调试，以可展开的JSON格式输出
        
        let currentQuestionIndex = 0;
        let score = 0;
        // 存储每个问题的回答状态
        const userAnswers = new Array(quizData.length).fill(null); 

        const questionTextEl = document.getElementById('question-text');
        const optionsListEl = document.getElementById('options-list');
        const resultContainerEl = document.getElementById('result-container');
        const quizContentEl = document.getElementById('quiz-content');
        const progressIndicatorEl = document.getElementById('progress-indicator');
        const prevBtn = document.getElementById('prev-btn');
        const nextBtn = document.getElementById('next-btn');
        const hintBtn = document.getElementById('hint-btn');
        const hintContainerEl = document.getElementById('hint-container');

        function loadQuestion() {
          resultContainerEl.innerHTML = '';
          optionsListEl.innerHTML = '';
          hintContainerEl.style.display = 'none'; // 隐藏提示
          
          if (currentQuestionIndex >= quizData.length) {
            showFinalScore();
            return;
          }

          updateProgress();

          const currentQuestion = quizData[currentQuestionIndex];
          questionTextEl.textContent = `(${currentQuestionIndex + 1}/${quizData.length}) ${currentQuestion.question}`;
          
          currentQuestion.options.forEach((optionText, index) => {
            const li = document.createElement('li');
            li.className = 'option-item';
            li.textContent = optionText;
            li.dataset.index = index; // Store index in a data attribute
            // 如果这道题已经回答过，恢复状态
            if (userAnswers[currentQuestionIndex] !== null) {
                if (index === userAnswers[currentQuestionIndex]) {
                    li.classList.add('selected');
                }
            }
            optionsListEl.appendChild(li);
          });

          // 如果已经回答过，直接显示结果
          if (userAnswers[currentQuestionIndex] !== null) {
              const isCorrect = userAnswers[currentQuestionIndex] === currentQuestion.correctAnswerIndex;
              showResult(isCorrect, currentQuestion);
          }
          
          updateNavigationButtons();
          updateProgress();
        }

        function selectOption(optionIndex) {
            userAnswers[currentQuestionIndex] = optionIndex;
            const currentQuestion = quizData[currentQuestionIndex];
            const isCorrect = optionIndex === currentQuestion.correctAnswerIndex;

            // 重新计算分数
            score = userAnswers.reduce((acc, answer, index) => {
                return answer === quizData[index].correctAnswerIndex ? acc + 1 : acc;
            }, 0);

            showResult(isCorrect, currentQuestion);
            updateNavigationButtons();
        }
        
        function updateProgress() {
            const answeredQuestions = userAnswers.filter(answer => answer !== null).length;
            const progressPercentage = (answeredQuestions / quizData.length) * 100;
            progressIndicatorEl.style.width = `${progressPercentage}%`;
        }
        
        function updateNavigationButtons() {
            prevBtn.style.display = 'block';
            nextBtn.style.display = 'block';
            hintBtn.style.display = 'block'; // 显示提示按钮

            prevBtn.disabled = currentQuestionIndex === 0;
            nextBtn.disabled = false; // 最后一题时，下一题按钮不禁用，而是用于显示报告
            nextBtn.textContent = (currentQuestionIndex === quizData.length - 1) ? '查看报告' : '下一题';
            
            // 如果当前问题没有提示，则禁用提示按钮并隐藏提示内容
            if (!quizData[currentQuestionIndex].hint) {
                hintBtn.disabled = true;
                hintContainerEl.style.display = 'none';
                hintContainerEl.textContent = ''; // 清除旧的提示内容
            } else {
                hintBtn.disabled = false;
            }
        }

        function showResult(isCorrect, questionData) {
            resultContainerEl.innerHTML = ''; // 清空之前的结果
            const resultBox = document.createElement('div');
            resultBox.className = `result-box ${isCorrect ? 'correct' : 'incorrect'}`;
            
            let html = `<h3>${isCorrect ? '回答正确！' : '回答错误'}</h3>`;
            if (!isCorrect) {
                html += `<p><strong>正确答案是：</strong> ${questionData.options[questionData.correctAnswerIndex]}</p>`;
            }
            html += `<div class="explanation-text">${questionData.explanation}</div>`;
            html += `<div class="source-text">来源: ${questionData.source}</div>`;
            
            resultBox.innerHTML = html;
            resultContainerEl.appendChild(resultBox);

            // 禁用所有选项的点击事件，并高亮正确/错误答案
            Array.from(optionsListEl.children).forEach((child, index) => {
                child.style.pointerEvents = 'none';
                // 高亮正确答案
                if (index === questionData.correctAnswerIndex) {
                    child.classList.add('correct'); // 需要添加CSS样式
                    child.style.backgroundColor = '#d4edda';
                    child.style.borderColor = '#c3e6cb';
                }
                // 如果选错了，高亮错误选项
                if (!isCorrect && index === userAnswers[currentQuestionIndex]) {
                    child.classList.add('incorrect'); // 需要添加CSS样式
                    child.style.backgroundColor = '#f8d7da';
                    child.style.borderColor = '#f5c6cb';
                }
            });
        }

        function goToNextQuestion() {
            if (currentQuestionIndex < quizData.length - 1) {
                currentQuestionIndex++;
                loadQuestion();
            } else {
                showFinalScore();
            }
        }

        function goToPreviousQuestion() {
            if (currentQuestionIndex > 0) {
                currentQuestionIndex--;
                loadQuestion();
            }
        }
        
        function showHint() {
            const currentQuestion = quizData[currentQuestionIndex];
            if (currentQuestion.hint) {
                hintContainerEl.textContent = currentQuestion.hint;
                hintContainerEl.style.display = 'block';
            } else {
                hintContainerEl.style.display = 'none';
            }
        }

        function showFinalScore() {
            document.querySelector('.quiz-body').style.display = 'none';
            document.getElementById('quiz-footer').style.display = 'none';

            const correctCount = score;
            const totalQuestions = quizData.length;
            const answeredCount = userAnswers.filter(a => a !== null).length;
            const wrongCount = answeredCount - correctCount;
            const skippedCount = totalQuestions - answeredCount;
            const accuracy = totalQuestions > 0 ? Math.round((correctCount / totalQuestions) * 100) : 0;
            const errorRate = totalQuestions > 0 ? Math.round((wrongCount / totalQuestions) * 100) : 0;

            const finalScoreHtml =
                '<div class="final-score-container">' +
                '<h2>答题报告</h2>' +
                '<div class="score-summary">' +
                '<div class="score-card">' +
                '<h3>得分</h3>' +
                '<p>' + correctCount + ' / ' + totalQuestions + '</p>' +
                '</div>' +
                '<div class="score-card">' +
                '<h3>正确率</h3>' +
                '<p>' + accuracy + '%</p>' +
                '</div>' +
                '<div class="score-card">' +
                '<h3>错误率</h3>' +
                '<p>' + errorRate + '%</p>' +
                '</div>' +
                '<div class="score-card score-details">' +
                '<table>' +
                '<tr><td>正确</td><td>' + correctCount + '</td></tr>' +
                '<tr><td>错误</td><td>' + wrongCount + '</td></tr>' +
                '<tr><td>未答</td><td>' + skippedCount + '</td></tr>' +
                '</table>' +
                '</div>' +
                '</div>' +
                '<div class="report-actions">' +
                '<button id="review-btn">回顾测验</button>' +
                '<button class="primary" onclick="location.reload()">再试一次</button>' +
                '</div>' +
                '</div>';

            let reportEl = document.querySelector('.final-score-container');
            if (reportEl) {
                reportEl.remove();
            }
            quizContentEl.insertAdjacentHTML('beforeend', finalScoreHtml);
            document.getElementById('review-btn').addEventListener('click', reviewQuiz);
        }

        function reviewQuiz() {
            const reportEl = document.querySelector('.final-score-container');
            if (reportEl) {
                reportEl.remove();
            }

            document.querySelector('.quiz-body').style.display = 'block';
            document.getElementById('quiz-footer').style.display = 'flex';
            
            currentQuestionIndex = 0;
            loadQuestion();
            updateNavigationButtons(); // Ensure nav buttons are correctly displayed
        }

        // Event Delegation for options
        optionsListEl.addEventListener('click', (event) => {
            if (event.target && event.target.matches('li.option-item')) {
                // Check if the question has already been answered
                if (userAnswers[currentQuestionIndex] === null) {
                    const selectedIndex = parseInt(event.target.dataset.index, 10);
                    selectOption(selectedIndex);
                }
            }
        });

        prevBtn.addEventListener('click', goToPreviousQuestion);
        nextBtn.addEventListener('click', goToNextQuestion);
        hintBtn.addEventListener('click', showHint);
        
        // 初始加载
        loadQuestion();
      </script>
    </body>
    </html>
  